1. Nat. Rev. Mater.：分析光伏太阳能电池技术现状

光伏（PV）技术的快速发展需要被重新评估其性能和未来发展潜力。近日，牛津大学Pabitra K. Nayak等人分析了基于单晶GaAs，Si，GaInP和InP，多晶硅以及多晶CdTe和CuIn_xGa_1-xSe₂薄膜的电池和模块的进展。此外，研究人员还分析了最近出现的卤化铅钙钛矿的光伏发展，以及可持续硫族化合物，有机光伏和量子点技术的显著改进。

除了功率转换效率之外，研究人员还考虑了影响每种类型电池功率输出的多种因素，并注意到对PV相关材料和界面的光电质量的控制以及新材料特性的发现的改进。通过比较不同技术的光伏电池参数，研究人员评估了每种技术在不久的将来可以取得的进展。虽然无法预测准确或革命性的发展，但技术之间经常发生交叉融合，使得一种类型电池的成就成为其他类型电池进化发展的指标。

Nayak, P. K. et al. Photovoltaic solar celltechnologies: analysing the state of the art. Nature Reviews Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41578-019-0097-0

https://www.nature.com/articles/s41578-019-0097-0

2. Nature Chem.：手性超分子凝胶领域获得最新进展

英国杜伦大学Jonathan W. Steed团队设计合成了一种非手性五脲双吡啶衍生物，并模拟淀粉蛋白形成、聚集与编织过程，成功实现了非手性化合物在DMF溶剂中纳米尺度上的螺旋编织自组装。

研究工作重点研究了螺旋手性如何影响手性编织的拓扑结构与凝胶纤维网络结构的连接方式，并采用编织理论（Braid theory）深入探讨了凝胶纤维编织的可行性，确定了最有利的编织拓扑结构，科学地解释了同手性（Homochiral）和异手性（Heterochiral）螺旋结构间相互作用差异。研究发现，只有拓扑结构上最简单的编织结构才能形成，而且少量的手性模板物质可有效诱导整个体系的手性。该研究工作被视为微观尺度上非手性化合物形成分子聚集体以及手性聚集体纤维编织机理研究的典型范例，并为超分子手性自组装的深入理解提供重要参考。

图1 胶凝剂结构

图2 凝胶纤维结构与编织缺陷

图3 分子凝胶纤维编织的拓扑结构

Christopher D.Jones, Henry T. D. Simmons, Kate E. Horner, Kaiqiang Liu, Richard L. Thompson& Jonathan W. Steed. Braiding, branching and chiral amplification ofnanofibres in supramolecular gels. Nature Chemistry, 2019.

DOI: 10.1038/s41557-019-0222-0

https://www.nature.com/articles/s41557-019-0222-0

相关报道：

https://www.newscientist.com/article/2195598-a-gel-made-from-urea-has-molecules-that-resemble-friendship-bracelets/

3. Nature Commun.：蚂蚁巢状多孔硅的可扩展合成用于锂离子电池负极

华中科技大学霍开富团队报道了一种低成本和可扩展的自上而下技术，N₂中对Mg-Si合金进行热氮化，然后在酸性溶液中去除Mg₃N₂副产物，最终得到蚂蚁巢状微尺度多孔硅（AMPSi），用于LIB中的高性能负极。同步辐射断层扫描重建图显示AMPSi具有3D互连Si纳米韧带和类似天然蚂蚁巢的双连续纳米多孔网络。

厦门大学张桥保（共同通讯作者）提供原位TEM表征，原位TEM表明，宽度为几十纳米的Si纳米韧带可在锂化/脱锂期间可逆地膨胀/收缩而不粉化，并且Si纳米韧带的体积膨胀可通过周围的孔隙可逆地向内呼吸从而导致可忽略的颗粒水平向外膨胀。

AMPSi集成了纳米级和微米级Si的内在优点，具有0.84 g cm^-3的高振实密度和小的比表面。在涂覆5-8 nm厚的碳层以改善导电性之后，碳涂层多孔硅负极在2100 mA g^-1下提供1271 mAh g^-1的高容量，1000次循环后容量保持率为90％，在5.1mAh cm^-2的高面积容量下具有17.8％的低电极膨胀。具有预锂化硅负极和Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂正极的全电池具有502 Wh Kg^-1的高能量密度和400次循环后84％的容量保持率。

Weili An, Biao Gao, Shixiong Mei, Ben Xiang,Jijiang Fu, Lei Wang, Qiaobao Zhang, Paul K. Chu, Kaifu Huo. Scalable synthesisof ant-nest-like bulk porous silicon for high-performance lithium-ion batteryanodes. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09510-5

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09510-5

4. Nature Commun.：温和条件下直接将CO和H₂O转化为液体燃料

尽管近年来在C1化学和CO₂转化方面取得了巨大的进展，然而发展新的碳资源转化方法，尤其是在温和条件下（低温下、使用温和溶剂等）高选择性生产的液体燃料仍然是一个挑战。近日，北京大学马丁、复旦大学曹勇及天津工业大学尹振等多团队合作，发展了一条新颖的低耗能的在温和条件下（≤200 °C；H₂O溶液）直接将CO和H₂O转化为液体燃料（液体烃类等）的催化路线，其中H₂O是液体燃料生产的氢源和溶剂。该反应的催化过程的关键是高效串联催化剂Pt-Mo₂C/C+Ru/C的构建。该催化剂可直接将水相中的CO和H₂O转化为液态烃，200 ℃时，C₅₊碳氢化合物产率达8.7 mol _-CH2- mol_Ru⁻¹ h^–1，选择性达68.4%。

Yao Xu, Jing Li, Zhen Yin*, Yong Cao*, DingMa*, et al. Direct conversion of CO and H₂O into liquid fuels undermild conditions. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09396-3

https://doi.org/10.1038/s41467-019-09396-3

5. Nature Commun.：单原子Ni-N-S物种锚定在多孔碳纳米片高效OER

开发低成本的电催化剂取代昂贵的Ir基材料是OER的关键。近日，浙江大学侯阳、德累斯顿工业大学冯新亮等多团队合作，报道了一种原子级分散的Ni与N、S配位的化合物锚定在多孔碳纳米片上的催化剂。该催化剂具有高的OER活性和稳定性，在碱性介质中，电流密度10 mA cm⁻²时，过电位仅1.51 V，Tafel斜率为45 mV dec⁻¹，优于所有已报道的过渡金属和/或杂原子掺杂碳电催化剂和标准Ir/C催化剂。进一步实验和理论计算表明，高分散的S|NiN_x物种是OER的活性中心。作者通过球差校正扫描透射电镜和同步辐射X射线吸收光谱学确定了S|NiN_x中心在C基质的原子级结构。该材料与Fe₂O₃纳米片阵列组成的材料能实现高活性的太阳能驱动的氧气生产。

Yang Hou*, Ming Qiu, Xinliang Feng*, et al.Atomically dispersed nickel- nitrogen-sulfur species anchored on porous carbonnanosheets for efficient water oxidation. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09394-5

https://doi.org/10.1038/s41467-019-09394-5

6. Nature Commun.：通过自旋电子和铁电极化调节提高多铁性氧化物的析氧效率

调节催化剂的电子结构是提高氧气释放效率最有效的策略。近日，YalinLu等人利用铁电极化来提高析氧效率，而不仅仅是调整电子结构。研究人员通过在具有原位生长的BiCoO₃的多铁性层状钙钛矿Bi₅CoTi₃O₁₅上得到了证实。由于电子调节和铁电极化的叠加效应，所制备的多铁电催化剂比基准IrO₂更有效。该工作不仅展示了低成本和高效率的OER电催化剂，而且还通过考虑自旋和极化自由度，为多组分电催化材料系统提供了策略设计。

Li, X. et al. Enhancingoxygen evolution efficiency of multiferroic oxides by spintronic and ferroelectric polarization regulation. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09191-0

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09191-0.pdf

7. Acc. Chem. Res.：三芳基胺超分子聚合物：结构，动力学和功能

三芳基胺（TAA）衍生物代表围绕三苯胺（TPA）核心构建的众所周知的一类有机分子。其由于具有电活性和光活性材料的特性而备受关注。TAA的超分子聚合物的主要特征是TAA单元的柱状填充，其中心氮原子的共线排列。该超分子结构主要通过TAA的苯基之间的π-π堆积相互作用和由其侧向酰胺基团提供的氢键的组合来稳定。

斯特拉斯堡大学Nicolas Giuseppone团队详细描述了迄今为止已在文献中发表的各种柱状TAA结构。特别是，重点介绍了TAA的精确分子性质如何影响其主要包装的精细局部变化，以及它们在较高长度范围内的各种等级组织。然后，描述了根据TAA分子结构和施加在系统上的环境条件提出的超分子聚合机理。最终，证明TAA超分子聚合物为许多有趣的功能特性提供了原始平台，包括离子，电子和光子传输特性。

Moulin, E., Armao, J. J. & Giuseppone, N.Triarylamine-Based Supramolecular Polymers: Structures, Dynamics, and Functions.Accounts of Chemical Research, 2019.

DOI: 10.1021/acs.accounts.8b00536

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00536

8. ACS Nano：可扩展的星形纳米平台用于成像指导的肿瘤光热治疗

将成像技术与治疗相结合对于肿瘤的治疗来说具有重要意义。而集诊断、成像和治疗功能于一体的的多功能纳米材料则非常满足这一条件。国家纳米科学中心李一叶副研究员团队、赵宇亮院士团队和聂广军研究员团队合作设计了一个基于聚多巴胺包覆金纳米星(GNS@PDA)的纳米平台，该平台可以实现多种功能的扩展，进而可用于多种成像指导的肿瘤光热治疗。

该纳米平台可以支持计算机断层扫描/光声/双光子发光/红外热等四模态成像，并能进一步结合成纤维细胞活化蛋白(FAP，一种在大多数肿瘤中高度表达的蛋白酶)激活的近红外荧光成像和Fe³⁺核磁共振成像对肿瘤进行综合诊断。此外，GNS@PDA也具有良好的光热性能和肿瘤积累效率。在多模态成像的精确指导下，GNS@PDA在异种移植小鼠模型中可以对体积较大的实体肿瘤(200 mm³)进行有效的光热治疗。

Han, X.J., Nie, G.J., Zhao, Y.L. et al. AnExtendable Star-Like Nanoplatform for Functional and Anatomical Imaging-GuidedPhotothermal Oncotherapy. ACS Nano, 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.8b09607

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b09607

9. AEM：快速水溶液喷涂制造NiO_x并用于钙钛矿太阳能电池

斯坦福大学Reinhold H. Dauskardt课题组通过快速水溶液喷涂法制备NiO_x 空穴传输层，并应用于钙钛矿太阳能电池，断裂能（Gc）提高5倍（热机械稳定性的主要指标）。NiO_x薄膜与二元钙钛矿具有较好的相容性。喷涂NiO_x的钙钛矿太阳能电池显示出更高的光伏性能，82％的填充因子和17.7％的效率。同时稳定性表现优异。

Scheideler, W. J., Rolston, N., Zhao, O.,Zhang, J. & Dauskardt, R. H. Rapid Aqueous Spray Fabrication of RobustNiOx: A Simple and Scalable Platform for Efficient Perovskite Solar Cells. Advanced Energy Materials, 2019.

DOI: 10.1002/aenm.201803600

https://doi.org/10.1002/aenm.201803600

10. Nano Energy：柔性云母钙钛矿太阳能电池

有机金属卤化物钙钛矿特别适用于柔性太阳能电池应用。然而，将现有高效钙钛矿太阳能电池（PSC）的技术转移到柔性基板上是具有挑战性的，需要材料组合、器件结构和工艺处理的重新开发。近日，Jinjin Zhao、Ying-Hao Chu以及Jiangyu Li成功开发了基于云母基板的高度柔性、稳定和高效的PSC，其最高转换效率（PCE）达到18.0％，在5000次大弯曲循环后仍然保持超过原始PCE的91.7％。

这种优异性能的得益于无机、透明的云母基板在高温下具有化学惰性和稳定性，因此开发用于玻璃基高效钙钛矿太阳能电池（PSC）的工艺技术可以很容易地转移到云母基板上。此外，层状云母衬底具有很高的柔韧性，ITO的范德华外延生长减弱了对PSC的机械约束，因此，即使在大的弯曲变形下也可以减小器件中的应变。研究人员相信无机柔性云母基板可用作与玻璃基板兼容的高效PSC平台，从而大幅加速柔性PSC的开发。

Jia,C. et al. Highly flexible, robust, stable and high efficiencyperovskite solar cells enabled by van der Waals epitaxy on micasubstrate. Nano Energy, 2019.

DOI:10.1016/j.nanoen.2019.03.053

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519302484